Giải Nobel Y học 2026: Công cụ mới giúp giải mã bệnh về thần kinh

Ba nhà khoa học vừa được trao Giải Nobel Y học 2026 đặt nền móng cho một kỷ nguyên mới trong khoa học thần kinh, khi giúp con người dùng ánh sáng để kiểm soát những tế bào thần kinh riêng lẻ và tìm hiểu cách não tạo ra ký ức, cảm xúc và hành vi.

Các nhà khoa học Karl Deisseroth (Mỹ), Peter Hegemann (Đức) và Georg Nagel (Đức) đã biến một phát hiện về khả năng cảm nhận ánh sáng của tảo thành phương pháp nghiên cứu não bộ. Nhờ đó, các nhà khoa học không chỉ quan sát hoạt động của não mà còn có thể chủ động “bật” hoặc “tắt” một nhóm tế bào thần kinh để tìm hiểu vai trò của chúng.

Giải thưởng được Hội đồng Nobel tại Viện Karolinska, Thụy Điển, công bố ngày 5-10, ghi nhận những phát hiện của ba nhà khoa học về các kênh ion được điều khiển bằng ánh sáng và optogenetics. Ba người cùng chia khoản tiền thưởng 12 triệu krona Thụy Điển, tương đương khoảng 1,2 triệu USD.

Hơn một thập niên biến tảo thành “công tắc” não

Câu chuyện bắt đầu từ một sinh vật rất nhỏ: Chlamydomonas reinhardtii, một loài tảo đơn bào có khả năng cảm nhận ánh sáng và di chuyển về phía nguồn sáng.

Đầu những năm 1990, Peter Hegemann bắt đầu nghiên cứu cách loài tảo này phản ứng với ánh sáng. Hơn một thập niên sau, những nghiên cứu của ông cùng Georg Nagel đã xác định được các protein nhạy sáng, trong đó có channelrhodopsin - loại protein có thể mở một kênh trên màng tế bào khi được chiếu sáng.

Điều đặc biệt ở channelrhodopsin là ánh sáng có thể làm thay đổi hoạt động điện của tế bào. Các nhà khoa học nhận ra rằng nếu đưa gen tạo ra loại protein này vào các tế bào khác, họ có thể khiến các tế bào đó trở nên nhạy với ánh sáng.

Đến năm 2005, Karl Deisseroth cùng các cộng sự chứng minh có thể đưa gen tạo protein nhạy sáng vào tế bào thần kinh của chuột và dùng ánh sáng để kiểm soát hoạt động của chúng. Cùng năm đó, nhóm của Nagel cũng áp dụng kỹ thuật này trên loại giun có tên gọi C. elegans. Đây là những nghiên cứu bước ngoặt đưa ý tưởng từ phòng thí nghiệm về tảo thành một phương pháp có thể dùng để nghiên cứu hệ thần kinh.

Như vậy, từ những nghiên cứu đầu tiên của Hegemann vào đầu những năm 1990 đến bước ngoặt năm 2005 là hơn một thập niên. Sau đó, phương pháp này được gọi là optogenetics, hay di truyền quang học.

Về cơ bản, các nhà khoa học dùng kỹ thuật di truyền để khiến một nhóm tế bào trở nên nhạy với ánh sáng, sau đó dùng ánh sáng để điều khiển hoạt động của chúng. Với các protein khác nhau, ánh sáng có thể kích hoạt hoặc ức chế tế bào.

Não người chứa hàng chục tỷ tế bào thần kinh, liên kết thành những mạng lưới vô cùng phức tạp. Khi một người nhớ lại một sự việc, cảm thấy sợ hãi hay thực hiện một động tác, nhiều nhóm tế bào cùng tham gia.

Trước đây, các nhà khoa học chủ yếu có thể quan sát những tế bào này hoạt động và tìm mối liên hệ với hành vi. Liệu pháp quang học optogenetics tạo ra một bước tiến khác: họ có thể “bật” hoặc “tắt” một nhóm tế bào cụ thể rồi xem điều gì xảy ra.

Chẳng hạn, nếu một nhóm tế bào hoạt động khi chuột nhớ đến một địa điểm, nhà nghiên cứu có thể dùng ánh sáng để kích hoạt chính nhóm tế bào đó và theo dõi hành vi. Khi tắt chúng, nếu hành vi cũng thay đổi, các nhà khoa học có thêm bằng chứng về vai trò của nhóm tế bào này.

Theo Per Svenningsson, Chủ tịch Ủy ban Nobel Y học, optogenetics tạo ra những khả năng lập bản đồ não mà trước đây giới khoa học “chỉ có thể mơ tới”.

Trao đổi với Tạp chí khoa học Nature ngày 5-10, Alexander Gottschalk, nhà thần kinh học người Đức tại Đại học Goethe Frankfurt, đánh giá phương pháp này “đặc biệt hữu ích”, giúp các nhà khoa học xác định những tế bào cần nghiên cứu một cách dễ dàng và chính xác.

Nhờ khả năng “bật - tắt” có chủ đích, optogenetics đang được sử dụng để nghiên cứu nhiều bệnh và rối loạn thần kinh, trong đó có Parkinson, Alzheimer, động kinh, tâm thần phân liệt và nghiện. Các nghiên cứu chủ yếu được thực hiện trên mô hình động vật, giúp xác định những nhóm tế bào và mạch thần kinh có thể liên quan đến bệnh.

Phương pháp này cũng bắt đầu được nghiên cứu cho mục đích điều trị các bệnh về mắt. Một trong những hướng đáng chú ý là đưa protein nhạy sáng vào võng mạc để tìm cách khôi phục một phần thị lực cho người mắc bệnh thoái hóa võng mạc.

Giải Nobel Y học năm nay không vinh danh một phương pháp chữa bệnh hoàn chỉnh, mà ghi nhận nền tảng khoa học giúp các nhà nghiên cứu kiểm soát chính xác hơn hoạt động của tế bào thần kinh.

Từ một protein giúp tảo cảm nhận ánh sáng, các nhà khoa học đã tạo ra “chiếc công tắc” cho tế bào thần kinh - bước tiến giúp con người không chỉ quan sát bộ não mà còn chủ động tác động vào từng phần của nó để tìm hiểu vì sao những căn bệnh bí ẩn liên quan đến thần kinh như Parkinson, Alzheimer hay động kinh xuất hiện.